专利名称：一种开放网络下服务间关联关系的建立方法
技术领域：
本发明是在一个开放、异构的复杂网络环境下，映射服务间的关联关系及构建关联服务资源池的方案。主要针对大规模网络环境下动态性、异构性、服务日益增多等特点，全方位、多角度分析组合服务形成的整个过程，提出一种分步关联映射模型，构建关联服务资源池，解决组合服务在进行服务选择过程中的效率问题。属于服务计算和分布式计算技术的交叉领域。
背景技术：
服务计算(Service Computing)被认为是下一代分布式计算的发展方向，它是面向动态、异构、复杂的互联网环境而提出的一门以Web服务、面向服务的体系架构为基础支撑技术，以服务组合为主要软件开发方法，以面向服务的软件分析与设计原则为基本理 念的新的计算学科。在服务计算的技术体系中，服务是最重要的核心概念。服务是指基于网络环境下的具有自适应、自描述、模块化和良好互操作能力等特点的软件实体，而Web服务是符合这一软件实体要求的具体表现形式和功能载体。由IEEE Computer Society官方批准，于2004年11月正式成立了服务计算技术委员会，并将服务计算的内涵扩展为弥合业务服务和IT服务鸿沟的交叉学科,包括面向服务的体系结构(Service OrientedArchitecture, SOA)、Web服务、网格服务、云计算和业务咨询方法与工具、业务流程建模、转化与集成。服务计算的目标是使IT服务和计算技术更有效地支持业务服务；并且业务服务涵盖了服务创新研究进程的整个生命周期，是面向服务计算的新发展、新领域。服务间的语义关联是良好定义的、建立在服务交互和服务语义描述基础上的关联关系，描述了服务之间的功能性和非功能性属性；是关于服务间接触、联络、关联和群体聚合等方面的关系数据，它们把一个服务与另一个服务联系在一起，形成了基于服务关系的服务生态系统。如何充分地利用广泛分布于网络上的服务，将其组合起来协同工作完成更大粒度的任务，已然成为面向服务计算(Service Oriented Computing, S0C)领域的研究热点。服务生态系统包含了网络中的所有服务以及服务之间的关联关系，其中，关联服务集作为服务生态系统的一个子集参与实际的服务应用中，因此关联服务集的建立是实现关联服务参与服务选择的先行条件。其可用性、可靠性和高效性是衡量该方案的重要指标。目前已有的相关方案大多数都是从服务间的接口依赖来描述服务间的关联关系，并将其应用到组合服务的服务选择过程中。总之，已有的研究或者缺乏理论深度，或者未给出切合实际的模型或算法，因而都不大适用于大规模的开放网络环境。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种开放、异构网络环境下建立服务间关联关系的方案；即在开放网络环境下组合服务形成时的分步关联映射模型及相关关联规则的建立，并在此基础上实现关联服务资源池的构建过程，从而为提高服务的组合效率与性能提供有效和可靠的保证。
技术方案本发明的方法是ー种策略性的方法，全方位、多角度分析组合服务形成的整个过程，提出ー种分步关联映射模型，制定了与模型结构中相对应的关联规则，给出了一个构建关联服务资源池的实现流程，为迅速提升组合服务在进行服务选择过程中的效率提供了支持和保障。本方法是ー种策略性方案，从多个角度分析服务间的关联关系，并借鉴了数据库中索引的概念，降低了原型系统的开发难度以及庞大的服务数据存储的复杂度。下面先给出建立关联关系过程中基本元素的定义及其功能
I)信任融合的统ー描述、发现与集成注册■库(Trust Integrated-UniversalDescription Discovery and Integration, TI-UDDI):与传统的 UDDI 不同的是，这一服务注册中心还存储对关联服务信任信息的描述。2)原子服务(Atom Service, AS):也称基本服务，由服务提供者提供，经可信第三 方鉴定，再由BPEL描述，通过TI-UDDI发布到网络上的，可直接、独立完成某些功能的服务。3)模块服务(Model Service, MS):也称组件服务；由原子服务,根据一定的语法、语义进行组合，形成能够完成一定功能需求且网络中不存在的服务组合形式。4)控制逻辑关联(Control Logical Correlation, CLC):是基本服务间的执行逻辑关系，主要体现在组合服务在组合业务流程所需功能的过程中，服务间结构的关联关系；在组合服务中，若其中任意两个基本服务之间存在顺序、分支、并行、调用、循环、并行同步和领域知识等关系，则称服务间存在控制逻辑关联。5)接ロ依赖关联(Interface Dependent Correlation, IDC):是基本服务间接ロ交互的依赖关系，主要体现在服务接ロ參数对之间的关系，具体将其分为等价、完全匹配、部分匹配、交集匹配、模糊匹配以及无关联不匹配；在组合服务中，若其中任意两个基本服务间符合上述的匹配类型，则称服务间存在接ロ依赖关系。6)业务流程关联(Business Processes Correlation, BPC):是基本服务在业务流程实施过程中形成的关系，主要体现在服务间交互和约束中的关系，具体可分为竞争关系、协作关系和其他关系。7)关联关系匹配器(Correlated Matcher, CoM):根据用户的个性化需求,结合BPEL和TI-UDDI对可选服务的描述，构建个性用户的具体关联关系匹配器。8)关联规则库(Correlated Regulation, CoR):运用 BPEL和 TI-UDDI 等技术,根据一定的语法、语义、交互历史及执行路径，更新所需的可选服务关联规则库。9)关联关系执行引擎(Correlated Execute Engine, CoEE):依据用户的交互历史及服务执行路径，组合服务选择关联服务时的响应、启动设备。10)服务资源池(Service Data Pool, SDP):在开放网络环境下，服务提供者提供的各类功能相似但具有不同服务质量的服务的集合，并且资源池中的服务没有经过服务多属性的筛选；仅仅是根据第三方在服务论证时根据服务的功能将服务划分到相应的服务资源子池中。11)条件服务资源池(Conditioned Service Data Pool, CSDP):在开放网络的某些环境需求与用户的偏好条件下，过滤服务资源池中不符合用户对组合服务要求的服务，仍保留在资源池中的服务集合。12)关联服务资源池(Correlated Service Data Pool, CoSDP):又称关联服务集，在条件服务资源池中，根据服务间的关联映射及特定的语法、语义和用户的服务需求，制定组合服务的执行路径，形成关联服务映射对索引，从而构成关联服务资源池。随着开放网络环境下服务的分布式应用系统的迅速普及与推广，服务间的关联关系也将日益复杂。面对这ー状况，为增加该方案的灵活性与可扩展性，在服务的框架结构图中増加了一类其他关联关系，以满足该方案对未来发展的需求。本发明的开放网络下服务间关联关系的建立方法的具体步骤如下
第一歩，根据用户的服务请求和条件約束，查找满足条件需求的可选服务，查找的内容包括服务的种类、服务的质量、服务的可靠性，经过用户的偏好和条件约束 对服务进行过滤，形成条件服务资源池；
第二步，根据条件服务资源池中的信息，调整并确定满足用户个性化需求的组合服务执行路径；组合服务执行路径的成功制定是关联服务集构建的前提和基础，也是最終的组合服务形成的雏形；根据组合服务执行路径，获取各个阶段上满足用户个性化需求的可选服务，运用业务流程执行语言(Business Process Execution Language, BPEL)及信任融合的统一描述、发现与集成注册■库(Trust Integrated-Universal Description Discoveryand Integration,TI-UDDI)技术对资源池中的可选服务进行扩展描述,分析资源池中的可选服务的属性及其服务间的关联关系，获取关联服务信息；
第三歩，依据服务本身的语法、语义和交易历史，分析服务间特有的关联关系，组合服务的执行路径、组合过程、业务实施过程，设计ー个分步关联映射模型，制定了模型在组合服务形成过程中相对应的关联规则，构造相应的关联关系匹配器；
第四步，分步关联映射模型将服务间的关联关系细化，分别从控制逻辑关联、接ロ依赖关联、业务流程关联及其他关联多个角度来考察服务间的关联性；扫描条件服务资源池，采用分步关联映射机制，若存在符合模型中相关规则的服务，则对其服务索引进行标识；
第五步，存储关联服务索引对列表，并进ー步分析各种关联服务索引对及关联服务间的信息交互，从语义学的角度来考察服务间是否存在死锁、相互调用、联盟关联情况，以确保关联服务索引对的可靠性与正确性；
第六步，根据上一歩返回的服务索引对列表，结合原有的关联规则库，触发关联关系执行引擎，形成全集的关联服务索引对列表，构造关联服务资源池；
第七步通过分步关联映射机制，建立服务间关联关系；关联服务资源池、关联规则库、相关服务的交互历史以及各个參与关联映射的实体服务间的关系，将作为下一次相似用户请求的參考凭据，同时也提升了整个网络服务选择的效率和可靠性。有益效果使用该方案有如下优点
I.实现了服务关联的细分，减小开发难度。通过采用分步关联映射模型，将复杂、交叉、多变的服务关联进行分步映射，并同步分析各种关联服务映射对及关联服务间的信息交互，提高了运行效率同时减小了开发的难度。2.可最大限度地利用关联服务资源池。利用分步关联映射模型，经过关联关系匹配器，服务相互间产生了关联关系，当用户在进行服务请求吋，依据服务的执行路径，组合服务会优先选择关联服务资源池中的服务，加快了服务的组合效率。3.支持开放网络环境的动态特性。动态性是网络的根本属性，本模型中关联关系的动态更新保证了可支持网络的动态特性，适应开放网络环境的需求。该模型将服务进行分步关联，结合原有的关联规则库，对不同用户的请求结果，将对关联规则库及关联服务资源池进行更新，从而达到实时更新的动态特性。4.分步关联映射的思想使得该模型具有更好的扩展性，更能适应于不同用户的应用需求。随着服务资源日益增多的特点，服务间可能会出现更加复杂的关联关系，利用本模型的分步特性，可将新出现的关联关系加入分步关联映射模型，更新关联规则，克服服务资源的不可预见性关联，使得该模型具有更强的适用性与可扩展性。
图I是服务关联的总体框架结构图。图2是分步关联映射模型示意图。
图3是构建关联服务资源池示意图。
具体实施例方式一、服务关联框架结构图
图I给出了一个运用服务间的关联关系形成关联服务集的框架结构图，这个框架结构图主要由3个部分组成服务资源池、各类关联关系及关联服务集。其中，图中中间层为核心部分，包含了服务间建立关系的各类关联关系，分别是控制逻辑关联、接ロ依赖关联、业务流程关联和其他关联。关联服务集中的关联关系并不是相互独立的，而是ー个有机整体，接ロ依赖关联是最细粒度的关联关系，也是控制逻辑关联、业务流程关联和其他关联的基础与通信媒介。依据这些关联关系制定了一系列的关联规则，提出了ー个分步关联映射模型，构建关联服务资源池。ニ、关联服务映射及其关联规则
根据图I框架结构图中的各类关联关系，方案设计了ー个分步关联映射模型，并在模型中引入了四种关联匹配器，分别是控制逻辑关联匹配器、接ロ依赖关联匹配器、业务流程关联匹配器及其他关联匹配器，构造关联关系匹配器并以此制定一系列相应的关联规则，从而为建立关联服务集奠定坚实的基础。下面给出建立关联匹配器的过程中所用到的基本符号及其含义
SoS(Set of Service):服务的集合；
FoS(Function of Service):服务的功能;
PI (Property Input) \P0 (Property Output):服务的输入 \ 输出參数;
:在执行路径有效的时间t内，服务间的顺序关系，且该关系具有传递性、不可逆
性；
￠,:在服务的有效时间t内，服务间在执行路径上的分支关系；
公，在服务的有效时间t内，服务间在执行路径上的并行关系，且服务间彼此独立，无依赖关联；
:服务在有效的时间t内多次重复执行，且服务本身具有自反关系；
-If:在执行路径有效的时间t内，服务间的中断调用关系；
IIi:在执行路径有效的时间t内，服务间的语义模糊匹配关系。I.控制逻辑关联匹配器
制定组合服务的执行路径后，服务在组合业务流程所需功能的过程中，基于服务的功能属性映射服务间结构的关联关系。CRl :基于顺序结构的关联；在组合服务的执行路径中，若两个原子服务(或模块服务)间存在先后的次序关系，则称此关系属于顺序结构关联。
Sj) c CM I (Vs, e [SdSjjZdSjJ Vsj e [SbS1パ FoSj] A ヨ(ろ s·)}CR 2 :基于分支结构的关联；在组合服务的执行路径中，若两个原子服务(或模块服务)间存在同一节点上的条件判断关系，则称此关系属于分支结构关联。
{(Sパ,)c CRi I (Vsj € 卜‘/吨I Vs, € [SbSjj Λろ])λ ヨ队(S5, sjCR3 :基于并行结构的关联；在组合服务的执行路径中，若两个原子服务(或模块服务)间存在某路径上的独立并行关系，则称此关系属于并行结构关联。
{(ろ，ろ.)c CKi I (Vsj € [SbSpZbSjI Vs, € [5b5,5 Λ51, ]) Λ ヨ( s,)}CR4 :基于循环结构的关联；在组合服务的执行路径中，若原子服务(或模块服务)在某一时刻应功能需求重复多次执行，则称此操作为并行结构关联。
{s. eO 4 I Vsi € [SbSフゆ]A ョ(ろJ JCR5 :基于中断调用结构的关联；在组合服务的执行路径中，若原子服务(或模块服务)在某一时刻应功能需求需中断调用其他服务，则称此操作为中断调用结构关联。
{(み Sj) c Ο 5 I (V5j e [Sb らア吃]Vろ.e [SbS,, Λ51, ]) λ 3^. ' s/)}2.接ロ依赖关联匹配器
组合服务在服务的组合过程中，基于服务的非功能性属性，依据原子服务(或模块服务)间的接ロ參数对(输入、输出參数)映射服务间的关联关系。CR6 :基于等价或完全匹配关联；在服务的组合过程中，若后一服务的输入參数与前一服务的输出參数等价或是其子集，则称其为等价或完全匹配关联；
1 ,ろ.)<=Cm I (Vsi eVsメ e [兑み尸ろ.]レヨ卜ろ货 PO^lj c / .)}
CR7 :基于部分匹配关联；在服务的组合过程中，若前一服务的输出參数是后一服务的输入參数的子集，则称其为部分匹配关联；
{(sps,) C cm I (VSe [Sbち/ I Vs, E [So5；.3/yjA ヨ(現.c PI；)}
CR8 :基于交叉匹配关联；在服务的组合过程中，若后一服务的输入參数与前一服务的输出參数的交集不为空，则称其为交叉匹配关联；
CM I (Ysj € [fa も/Vsf € [5吟/^レ ^lFIi r、POs Φ φ)λ (/ FIi) λ (λ； C PO,} CR9 基于模糊匹配关联；在服务的组合过程中，根据BPEL，TI-UDDI等描述语言对服务接ロ參数的描述，结合服务接ロ參数的模糊匹配策略而形成的模糊关系，则称此关系为模糊匹配关联；
ろ.)[■ I (む，€Vsj eA ヨ(用,Π, PI1))
3.业务流程关联匹配器
组合服务在服务的组合过程中，基于业务流程实施过程，依据服务间的交互和约束关系映射服务间的关联关系。CRlO :基于竞争关系关联；在组合服务的业务实施过程中，处于同一业务领域或具有相同功能的服务间形成的竞争关系，则称此关系为竞争关系关联；
权利要求
1. 一种开放网络下服务间关联关系的建立方法，其特征在于建立方法的具体步骤如下 第一步，根据用户的服务请求和条件约束，查找满足条件需求的可选服务，查找的内容包括服务的种类、服务的质量、服务的可靠性，经过用户的偏好和条件约束对服务进行过滤，形成条件服务资源池； 第二步，根据条件服务资源池中的信息，调整并确定满足用户个性化需求的组合服务执行路径；组合服务执行路径的成功制定是关联服务集构建的前提和基础，也是最终的组合服务形成的雏形；根据组合服务执行路径，获取各个阶段上满足用户个性化需求的可选服务，运用业务流程执行语言BPEL及信任融合的统一描述、发现与集成注册库TI-UDDI技术对资源池中的可选服务进行扩展描述，分析资源池中的可选服务的属性及其服务间的关联关系，获取关联服务信息； 第三步，依据服务本身的语法、语义和交易历史，分析服务间特有的关联关系，组合服 务的执行路径、组合过程、业务实施过程，设计一个分步关联映射模型，制定了模型在组合服务形成过程中相对应的关联规则，构造相应的关联关系匹配器； 第四步，分步关联映射模型将服务间的关联关系细化，分别从控制逻辑关联、接口依赖关联、业务流程关联及其他关联多个角度来考察服务间的关联性；扫描条件服务资源池，采用分步关联映射机制，若存在符合模型中相关规则的服务，则对其服务索引进行标识；第五步，存储关联服务索引对列表，并进一步分析各种关联服务索引对及关联服务间的信息交互，从语义学的角度来考察服务间是否存在死锁、相互调用、联盟关联情况，以确保关联服务索引对的可靠性与正确性； 第六步，根据上一步返回的服务索引对列表，结合原有的关联规则库，触发关联关系执行引擎，形成全集的关联服务索引对列表，构造关联服务资源池； 第七步通过分步关联映射机制，建立服务间关联关系；关联服务资源池、关联规则库、相关服务的交互历史以及各个参与关联映射的实体服务间的关系，将作为下一次相似用户请求的参考凭据，同时也提升了整个网络服务选择的效率和可靠性。
全文摘要
一种开放网络下服务间关联关系的建立方法，主要针对开放网络环境的动态性、异构性和服务日益增多等特点而提出的一个分步关联映射模型，并利用此模型构建一个满足用户个性化需求的关联服务资源池。本方案从多个角度来考虑服务间的关联关系，依据组合服务的执行路径、组合过程和业务实施过程，全面分析组合服务在不同步骤中服务间的关联关系，建立一个索引关联服务映射对列表的分步关系映射机制。该方案对仅仅依赖服务间的接口匹配进行服务的选择进行了扩展，增加了组合服务的执行结构特性和业务实施中的交互、约束特性，为开放网络环境下服务间关联机制的研究提供了一种崭新的模式。
文档编号H04L29/08GK102685242SQ20121015939
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者丁飞, 张大印, 杨文彬, 熊良, 王海艳, 骆健 申请人:南京邮电大学